浅析地质灾害对油气管道的危害及影响因素

祁 壮

(成都理工大学 四川 成都 610066)

一、油气管道地质灾害主要类型

(一)斜坡。由于脱落物质的组成和运动方式不同，造成斜坡灾害的类型也不同，一般情况下可以分为崩塌、滑坡和泥石流三类。

1.滑坡。滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人为等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡对管道会造成压覆挤压和拉裂破坏，依据管道处于滑坡体的位置可以分为以下四种：①当油气管道位于滑坡体中，滑坡体在下滑力的作用下移动时，若下滑力大于管道抗剪切力则会发生管体断裂。②当管道位于滑坡体前缘滑动面下方，滑坡体在堆积在管道之上对油气管道在造成压覆，使管体位于新的滑坡体中，日后降雨、地震等影响下滑体移动，则可能剪断管道，造成新的隐患。③当管道位于滑坡体外但在次级影响区范围内，尽管管道不直接受滑坡体的影响，但是在滑坡体移动后则会形成的不稳定地形，日后遇到降雨，地震等则会产生移动，对油气管道造成损坏。④当管道与滑坡体处于平行时候，若管道的抗拉账强度大于滑坡体的下滑力，则会对管体造成摩擦损害，以至于加剧管体的腐蚀程度；若管道的抗拉张强度小于下滑体的下滑力，则会在强拉张力的作用下断裂。

2.崩塌。崩塌是指在较陡斜坡上的岩土体在重力作用下，突然脱离母体在短按时间内崩落、滚动、跳跃堆积在坡脚(或沟谷)的一种现象。多产生于陡峻的斜坡地段，节理裂隙发育，岩体破碎的地方。若管道敷设于陡坡或陡崖地带，当巨石从高处落下时，由于势能较大，所产生的动能也大，极有可能使管道变形，甚至破裂。

3.泥石流。指山区小型流域内，突然暴发的包含有大量泥沙和石块的固、液相颗粒流体，是由于强降雨而形成的一种特殊洪流，称之为泥石流。主要发生在植被覆盖率低，基岩较破碎，岩土结构疏松，崩塌与冲沟发育的地方和较厚松散层斜坡体。一旦发生于油气管道的危害极大。由于泥石流一般携带大量碎石泥沙，所具有势能强度远远大于油气管道抗剪切力，在表现形式中：①若在冲沟中危害表现为下切侵蚀，以至于管道裸露遭受碎石泥沙的冲击破坏。②在泥石流末端或是堆积区，对油气管道有轻微下切侵蚀和侧蚀作用。

(二)水毁。指主要由水动力引起的地质灾害要受降雨控制，表现为溪流和洪水冲击、地表冲刷、坡面滑垮塌、冲沟、河床下切、河流改道等。根据水毁灾害发生位置的微地貌形态可分为坡面水毁、河沟道水毁和台田地水毁三类。其中前两者由于无集中水流，破坏力较小。但河沟道水毁对管道影响最为严重，在较为集中地水流作用下，使管道出现裸露、悬管、漂管、弯曲变形。长时间裸露冲击以及承受水体托浮力管道被变形破坏。

(三)塌陷。塌陷指在人为和自然地质因素作用下,地表岩土断错坍塌,形成塌陷坑、洞、槽的地质现象。按成因分为地下水抽取致塌、渗水致塌、振动致塌、荷载致塌、采空致塌等。城市燃气管道,建筑物地基沉降塌陷、地下水位下降塌陷和渗水塌陷对管道安全构成巨大威胁;对于长输管道,如果途经矿区,采空致塌将严重影响管道的安全运营。

(四)构造。由构造所引起地质管道活动对油气管道影响最为严重的有地震和断层。地震作用会是管道周围的岩土完整性和连续性被破坏。另外，地震所产生的地震波波及范围广，会造成管道及辅助设施的破坏，尤其是在管道焊接薄弱和后期腐蚀较严重的地方。地震另一个危害就是会造成地面的不均匀沉降而使管道地基失去支撑力，造成管道的悬空，轴向拉力增大而被破坏。断层是地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂,并沿破裂面有明显相对移动的构造现象,分为走滑断层、正断层和逆断层三种基本形式。一般而言,走滑断层随管道与断层跨越角度的不同而产生压力或拉力;正断层则增大埋地管线的拉力,管线产生拉弯作用;逆断层则使管线产生压弯作用。

二、油气管道地质灾害影响因素

(一)地质条件。地质条件是油气管道地质灾害发生的主要因素。斜坡、构造、坍塌都明显受控于地层，岩性以及构造断裂的控制。例如滑坡在第四纪与第三纪松散堆积物易发生，其次是在软质岩石，只有在经历长时间的风化作用后形成破碎，产生大量松散堆积物。硬质岩石至于在特定条件下才会发生，比如发生地震，断层破碎，人为爆破。崩塌主要发生在地层为硬质岩石夹杂软质岩石和松散堆积物，断裂；节理裂隙发育的地方。地震，活动断层等，由地壳内动力地质因素也会引起各种地质灾害对油气管道造成破坏。

(二)地形地貌。地形地貌是油气管道地质灾害发生的决定因素。在山地，丘陵，河谷以及人工开凿的斜坡都是影响地质灾害的发生，另外坡度越陡会对泥石流提供更大的动能，危害性更大。经过统计，山地地貌单元是最频繁发生地质灾害的地方。

(三)水文条件。水是油气管道地质灾害发生中作为最为活跃的诱发因素。可以主要分自然降雨和地下水两种类型。通常对于部分地质灾害有着促进与触发的作用。例如使岩土体的粘聚力与内摩擦力；抗剪切力降低，软化岩土造成侵蚀，塌陷等。另外静水压力和动水压力均可造成滑坡，泥石流等灾害。水毁也是经常发生在大暴雨或者连续降雨之后。

(四)人类生产活动。随之社会不断发展，人们对于自然地破坏日益严重。据统计，50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为。尤其是不符合科学的开垦土地，破坏植被覆盖以及工程建设等情况均会造成灾害的发生。其中最为严重的是工程建设活动，会造成新的灾害隐患。例如改变原有的地形地貌，开挖山体造成受力不平衡，工程建设的需求导致原地表水和地下水的的补给与排泄方式，爆破施工导致岩土松动等。

三、结束语

总言而之，由于地质灾害对油气管道的影响大，破坏性强，常常造成巨大的损失。我国在防治措施方面为了避免地质灾害对管道破坏，应在管道勘察设计阶段应当尽量避绕稳定地质区域；无法避绕，则应根据地质环境状况，充分考虑和预测可能出现的灾害形式和规模，采取科学合理的敷设方案和预防措施，尽可能增加管道对地质灾害的抵抗能力。对于在使用的管道，还应强加灾害监测和应急方案管理工作，以便及时应对可能出现的灾害事故，并把灾害损失降到最。